混凝土抗压强度检测技术

2019-03-04

无损检测 2019年2期

(上海同济检测技术有限公司，上海 200092)

混凝土作为建筑结构中应用最广泛的材料之一，其强度是影响建筑结构质量的重要因素。目前,评定混凝土强度的传统方法是测定标准试块的立方体抗压强度[1]。但在实际施工中，由于标准试块的成型、养护条件和受力状态不可能与结构实体混凝土的完全一致，标养强度反映的是材料强度而非结构实体强度[2]，当出现对施工质量有怀疑、质量事故鉴定以及既有建筑改造加固等情况时，都需要使用无损检测技术对实体混凝土强度进行检测。因此，混凝土的无损检测技术得到了广泛应用[3]。

目前，上海市混凝土实体强度检测中常用的无损检测方法有R值回弹法和钻芯法，对于回弹法和钻芯法，上海已制定地方标准DG/TJ08-2020-2007《结构混凝土抗压强度检测技术规程》。但近十多年来，上海地区混凝土的组成成分(如水泥、骨料、粉煤灰、外加剂等)都发生了很大变化，现有规范的专用测强曲线有待修正。另外，与十年前相比，钻芯法芯样的加工设备、工艺以及加工准确度都有所提高，芯样磨平修正系数和硫磺补平修正系数有待进一步验证。此外，除现有地方标准中提到的检测方法外，近年来又出现了如剪压法、Q值回弹法等新型检测方法。剪压法是通过一种特制的挤压千斤顶对混凝土构件的边缘施加压力，使构件边缘发生局部剪压破坏，再根据其局部承压情况来推定构件混凝土强度的方法。剪压法较R值回弹法的检测精度高，较钻芯法操作简单[4]。Q值回弹法是一种通过测量弹击速度来推定混凝土强度的方法，与R值回弹法相比，其具有不受弹击角度及重力影响、测量准确度高和可重复性高以及测强范围大的优点[5]。以上两种方法操作简单，检测效率高，检测结果直观，是理想的混凝土强度检测的新方法，具有很高的经济效益和社会效益。

综上所述，为了提高结构混凝土检测的准确性和科学性，有必要对现有非破损检测混凝土强度的方法进行进一步的研究，完善DG/TJ08-2020-2007中的结构混凝土现场检测方法，并补充新的检测方法。

1 试验概况

笔者采用R值回弹法，Q值回弹法，剪压法和钻芯法对混凝土试块进行测强试验。

1.1 试验试件

R值回弹法,Q值回弹法和剪压法测强试验的混凝土试块强度包含C20,C25,C30,C35,C40,C50,

C60等7个强度等级，龄期为14，28，60，90，120，150，180，360 d等8个龄期，同一强度等级同一龄期制作18块规格(长×宽×高)为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试块，共1 008块。同一强度等级同一龄期的试块中，9块试块采用R值回弹法和Q值回弹法进行检测，回弹检测完毕后的试块进行抗压强度试验；其余9块试块进行剪压试验，剪压试验完毕后的试块进行抗压强度试验。

钻芯法测强试验的混凝土试块强度包含C20，C30，C40，C50，C60等5个强度等级，龄期为60，150，360 d，同一强度等级同一龄期制作15块规格(长×宽×高)为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试块，共225块。同一强度等级同一龄期的试块中，12块试块进行钻芯法测强试验，试验分组情况如表1所示,另外3块试块进行抗压强度试验。

表1 钻芯法测强试验分组情况

1.2 混凝土配合比

试验参考普通混凝土配合比设计规程，设计C20,C25,C30,C35,C40,C50,C60等7个强度等级的混凝土配合比，设计参数如表2所示。

表2 混凝土配合比设计参数

2 混凝土测强曲线

2.1 R值回弹法测强曲线

DG/TJ08-2020-2007规程中R值回弹法测强曲线考虑了碳化深度对换算的影响。一方面，现今混凝土的组成成分与十年前有了很大的区别，大量的泵送混凝土中掺有一定数量的掺合料，如粉煤灰和矿渣粉等;粉煤灰和矿渣粉的表观密度及堆积密度均小于普通水泥的，故在大流动性的泵送混凝土中，部分粉尘在振捣工程中产生离析而富集于混凝土表面上，使混凝土表面的掺合料含量高于内部的，导致混凝土表面和内部在组成物质上存在较大的差异。另一方面，采用了酸性脱模剂从而使与模板接触的混凝土表面产生失碱的中性化现象，并不是真正意义上的回弹检测中的碳化事实。这种假性碳化现象，对混凝土表面硬度提高没有多少作用，当然也并不能提高回弹值，但由此计算的回弹强度推定值却因该假性碳化深度的引入而出现较大程度的减小[6]。此外，工程实体混凝土碳化检测时发现，同一构件不同部位的碳化值也不尽相当，检测时存在离散性和误差较大、测量难度高等特点，很难准确测出碳化深度[7]。因此，建议R值回弹法检测强度的回归方程不考虑碳化影响，可用如下的一元线性方程表示

(1)

回弹值R与混凝土抗压强度的关系曲线如图1所示，从回归结果可以看出，两者具有较好的相关性，相关系数为0.91。该线性回归方程的平均相对误差为8.1%，小于14.0%；相对标准差为10.8%，小于17.0%，不考虑碳化影响的线性方程满足JGJT 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中建立的地方测强曲线要求。

图1 回弹值R与混凝土抗压强度的关系曲线

2.2 Q值回弹法测强曲线

Q值回弹法检测强度回归方程同样可不考虑碳化影响，其一元线性方程如式(2)所示

(2)

式中：Qi为第i个测区的回弹平均值，精确至0.1。

回弹Q值与混凝土抗压强度的关系曲线如图2所示，从回归结果可以看出，两者具有较好的相关性，相关系数为0.93。该线性回归方程的平均相对误差为9.9%，小于14.0%；相对标准差为12.1%，小于17.0%，不考虑碳化影响的线性方程满足标准JGJT 23-2011中建立的地方测强曲线要求。

图2 回弹值Q与混凝土抗压强度的关系曲线

2.3 剪压法测强曲线

剪压法检测强度回归方程用一元线性方程表示，如式(3)所示。

(3)

式中：Ni为第i个混凝土试块的剪压力计算值，精确至0.1 kN。

剪压力与混凝土抗压强度的关系曲线如图3所示，从回归结果可以看出，两者具有较好的相关性，相关系数为0.91。该线性回归方程的平均相对误差为10%，小于14.0%；相对标准差为12.1%，小于17.0%，满足混凝土无损检测地方标准中规定的技术要求。

图3 剪压力与混凝土抗压强度的关系曲线

2.4 钻芯法修正系数验证

根据CECS03：2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》和DG/TJ08-2020-2007规程的规定，高径比为1的直径为100 mm和70 mm的芯样，其磨平法修正系数为1.00，补平法修正系数为1.05。JGJ/T 384-2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》规定，高径比为1的直径为100 mm和70 mm的芯样修正系数为1.00。近年来由于切割、磨平等加工设备的换代，上海市建设工程检测行业芯样加工整体水平有所提高，因此有必要对修正系数进行验证。

混凝土芯样与混凝土同条件试块(150 mm×150 mm×150 mm)之间的强度换算回归方程用以下方程表示。

(1) 磨平法

(4)